커플드 라인을 이용한 다중 대역 적층형 미앤더라인 안테나 설계

정진우 전남대학교 대학원 2007 국내석사

본 논문은 적층형으로 구성된 미앤더 선로 안테나에 방사소자와 연결되어 있는 커플드 라인을 삽입함으로 DCS(Digital Cordless System), PCS(Personal Communication Services) / 위성 DMB(Satellite Digital Multimedia Broadcasting) 의 이중 대역 동작을 유도한 안테나의 설계 및 제작에 관한 논문이다. 제안한 안테나는 상대 유전율 =4.2, 유전체 손실 =0.02, 유전체 높이 =0.4mm 인 FR-4 기판을 2층으로 적층하여 구성하였으며 각 층의 방사체를 연결하기 위해 높이 =0.8mm, 직경 =0.35mm 인 비아(via)를 이용하였다. 적층형 구조는 안테나의 소형화를 유도 할 수 있을 뿐만 아니라 커플드 라인과의 커플링 효과를 최대화 하는 구조로 이중 대역 동작을 쉽게 유도 할 수 있다. 안테나의 동작 주파수 간 비는 방사체에 연결된 커플드 라인의 구조 변수에 의해서 변하게 된다. 제작된 안테나의 전체 크기는 15.2×7×0.8㎣ 이다. 측정된 대역폭 (VSWR<2)은 DCS, PCS 대역에서 244MHz 이고 위성 DMB 대역에서 120MHz 이고, 방사 패턴은 전방향성 특성을 갖는다. 각 동작 대역에서 최대 이득은 5.0 과 2.31 dBi 이다.

건물형태와 기후인자에 따른 실온변화분석에 관한 연구

정진우 인하대학교 대학원 2010 국내석사

최근 전 세계적으로 급변하는 에너지 경제상황과 더불어 지구온난화 및 기후변화 등 지구환경문제의 심각성이 인류의 최대 과제로 부각되고 있다. 따라서 주요 선진국을 중심으로 온실가스 감축을 위해 기후변화협약을 체결하고 국제적인 환경규제 및 감독을 하고자 노력하고 있다. 특히, 전 세계적으로 자원 및 에너지 소비량의 40%를 차지하는 건물 부문의 경우 온실 가스 배출 감소를 위해 건물에너지 절약을 위한 대책 및 연구가 시급한 실정이며 이에 따라 세계 각 국에서는 건물에서의 친환경적이며 효율적인 에너지 소비를 위해 적극적이며 구체적인 대책 마련을 위한 연구를 활발히 진행 중이다. 국내의 연간 총 에너지 소비량 중 1/4를 차지하는 건물 부문에서 에너지 절약 및 온실가스 감축을 위한 대응책이 절실하게 요구되며, 이는 국가 에너지 수입량을 감소시킬 뿐만 아니라 UN기후변화협약에 따른 온실가스 배출량 감소를 위해서도 크게 기여할 것으로 사료된다. 건물의 냉· 난방부하에 직접적인 영향을 미치는 자연실온은 외기온도, 일사량, 바람, 습도, 면적, 환기량, 내부 발열과 같은 여러 가지 인자를 고려하여 산정된다. 그러나 계획단계에서의 냉·난방 설비 용량 산정에 있어 기존 건물의 사례를 답습하고, 그에 대한 명확한 입증을 할 수 있는 이론적 배경이 빈약한 것이 사실이다. 이 때문에 정확한 부하량 산정이 힘들기 때문에 과대 설비 용량이라는 결과를 불러오게 되며 에너지 절감과 건물 계획 단계에서의 효율적 설계를 위하여 정확한 자연실온 예측을 통한 부하 산정방식에 대한 검증이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 건물 자연실온과 냉․난방부하 분석을 통하여 적정 설비 용량 산출을 위한 새로운 방법을 제시하고 이에 대한 타당성 분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 다음과 같다. (1) 표준기상데이터의 시간별 전일사량 수직면 일사량으로 변환한 연간 평균 전일사량은 384.80W/㎡이며 난방기 339.22W/㎡, 냉방기404.63W/㎡로 계산되었다. (2) 연간 평균 상당외기온도는 12.08℃였으며, 벽체별 상당외기온도는 기간에 따라 상이하게 나타났다. 난방기의 평균 외기온도는 -0.49℃이며 남측벽의 온도가 가장 높았으며 냉방기는 평균 23.82℃였으며 지붕의 온도가 가장 높았다. 모든 기간에서 북측의 온도가 가장 낮았으며 벽체별 평균 온도보다 약 1.5℃ 낮게 형성되었으며 이는 각 면이 받는 일사량의 패턴과 일치한다. (3) 각 벽체의 부하량은 최대 11%의 차이를 보이며 기존의 일률적인 방위계수 적용으로 인하여 설비용량이 과대하게 산정되었음을 알 수 있었으며, 따라서 기존의 안전율 개념의 부하계산은 불합리하다고 사료된다. (4) 타당성 검토를 위한 선행연구의 실측치와의 비교결과 해당 기간동안 평균 0.24℃ 정도로 나타났고 온도변화의 거동이 거의 일치하는 것을 확인할 수 있었다. (5) 창의 크기가 5%씩 증가함에 따라 건물의 자연실온은 약 0.89℃(난방기), 1.12℃(냉방기)의 상승을 보였다. (6) 체적이 동일한 건물의 장단변비 변화에 따른 자연실온은 난방기 0.69℃, 냉방기 3.57℃의 차이를 보였다. (7) 건물의 냉·난방 부하는 기간에 따라 그 패턴이 상이하였으며 창 면적 변화에 따라 약 2.5~4%(난방기), 22~60%(냉방기)의 변화를 보였다. (8) 건물의 난방부하는 장단변비의 변화에 최대 2.3%의 차이를 가졌으나 냉방부하는 최대 81%의 차이를 보였으며 난방기에는 남측벽체의 길이를 증가시키는 것이 유리하며 냉방기에는 각 변의 길이가 동일할 경우 가장 적합하다.

A Novel Uniformulated Approach to Electromagnetic Fields’ Bandgap Derivation by Digital Controlled Dielectric Characteristics on Gauss’ Law Basis: System-level Practice in 8-12GHz X-Band EMI Detection

정진우 국민대학교 일반대학원 2021 국내박사

본 논문은 초고주파 (Radio frequency & Microwave) 전역에 걸쳐 익히 알려진 불요전자파 (Electromagnetic interference, 이하 EMI)의 문제점을 이론/실례를 바탕으로 분석하고, 이를 해결하기 위한 초고속 고효율 EMI 측정시스템을 소개한다. 해당 초고속/고효율 EMI측정시스템의 개발의 모티브는 전자파환경에서 동작하는 비선형(Non-linear) 전력증폭기 (power amplifier)의 고유특성때문에 빈번히 발행하는 불요방사에 기인한다. 본문 전반에 걸쳐 다루게될 EMI측정시스템은 측정대상으로부터 IEC표준에서 정의한대로 1mm 떨어진 근거리 전자계성분을 가시적인 그래프/데이터화 시키는 것이 목표이다. 하지만 1mm-over-the-air (OTA) 근거리 전자계 리액턴스 성분 (Reactance elements), 밀집전하성분 표면이동벡터성분 (Current density and surface wave vector elements)은 그 예측이 굉장히 난해하다. 이러한 이유로 높은 신뢰성 분석을 위해서는 앞서 언급된 EMI 측정시스템이 보다 많은 데이터를 짧은 시간안에 최대한 많이 확보할수 있는 방안이 늘 필요한 실정이다. 현재까지 소개된 대부분의 근거리 EMI 측정시스템은 전자계에 반응하는 코일안테나 (Coil 혹은 Small loop antenna, 혹은 EMI probe, 이하 SLA) 1기를 로봇이 핸들링하여 기계적으로 이동시켜 측정데이터를 수신하는 방식을 선호하는데, 이는 전기적/물리적인 한계점이 분명히 존재한다. 저자는 기존의 EMI측정시스템이 이러한 기계적 스위칭방식을 쓰는 환경에 있어서의 전기/물리적 특징을 심층분석하였으며, 이를 토대로 주파수별/어플리케이션 별 변수가 많은 EMI 측정환경을 다방면으로 커버할 수 있는 시스템레벨 솔루션 (System solution) 배열안테나 (이하 antenna array)를 제안한다. 해당 방식에서는 Antenna array 전체를 이루는 개별 Antenna array element가 매우 가까운 거리에 있을때 (10GHz기준 1/10파장보다 짧음) 전기적으로 얼마나 격리 (isolation) 시킬 수 있느냐가 핵심이다. Antenna array isolation을 위해 주로 쓰이는 방식은 conductive plate와 via구성으로 electromagnetic bandgap (EBG)구조를 만들어 차폐시키는 방식이 있다. 여기서, SLA간에 완전한 isolation을 위해서는 EBG구조의 물리적인 사이즈가 커질 수 밖에 없다. 더욱이 측정환경 내 산재한 고습도/고온에따른 열손실 등의 열악한 조건이 반영된 HAST (Highly Accelerated Stress Test) 조건을 만족시키기 위해서라도 Antenna array의 몸체가 될 인쇄기판 (Printed circuit board, 이하 PCB)는 두꺼워질 수 밖에 없다. 저자는 이러한 물리적/전기적 조건을 극복할 수 있는 방안으로 SLA간에 EBG를 배치한 구조를 Micro-controller로서 디지털제어하고 (Micro-controlled EBG, 이하 MCEBG), 초고주파 EM디자인만으로는 구현불가능한 공진의 극점을 찾아내었다. 여기에는 High-performance PC (HPC) 알고리즘을 기반으로한 3DEM 시뮬레이션 환경이 구축되었으며, 실제 제작된 Prototype 실험환경에서는 고정밀 제어를 위해서 programmable equipment가 개입되었다. 각 시뮬레이션과 실험은 기본적으로 제안된 MCEBG의 유무에 따라서 X-band (8-12GHz)주파수 대역에서 주로 수행되었으며, 2-SLA 그리고 4-SLA 모델의 전반적인 S-parameter (dB) isolatino 특성은 개선의 정도가 약 35dB이상으로, 목표주파수 별 시뮬레이션-실험 간 적합성 측면에서 매우 우수하다. 여기서 눈여겨 볼 것은, SLA간 거리가 0.05*wave length (10GHz 파장의 1/20) 거리도 안된다는 것 이다. 해당 성능으로, MCEBG는 mm^2단위의 소형 측정대상도 소화가능하다. 제안된 MCEBG는 최소한의 구조로서 극한 Isolation이 구현 가능함을 실험을 통해서 입증되었으며, 최종적으로는 Antenna-array기반 초고속 EMI측정시스템의 정확도 또한 최적화를 실현하는데 크게 기여하였다. This paper presents an adaptive electromagnetic bandgap (EBG) scheme based on a micro-controller unit (MCU) for reducing the mutual coupling in an antenna array designed for electromagnetic interference (EMI) scanner system enhancement (e.g., scanning speed, lower weight and size, maintenance). For the first time, the EBG is conFigured via a MCU to enable the finest control of the equivalent lumped elements of the EBG, realizing optimal isolation between/amongst the antennas at very close distances (1.2mm=0.05λ at 10GHz), which typically translates into longer distances between/amongst the antennas and/or more EBG elements (examples are referenced for comparison). The desired optimal isolation performance is realized by the EBG scheme combined with varactor diodes under the control of the MCU (later the micro-controlled EBG, or MC-EBG) referencing a database compiled from the simulation Figure. In a simulation, the optimal isolation was found to be -58dB (S21) between two small-loop antennas (later the 2-SLA prototype) on a high-permittivity substrate (ℇr=12.8, 4mm thick). For the 4-SLA prototype devised here under identical substrate conditions, the optimal isolation points were found to be -30dB (S21/S31) and -38dB (S41). During the measurements, when compared under a EBG-standalone tuned isolation at 10GHz, the measured isolation of the ultimately selected 4-SLA prototype was found to be better by more than 29dB (-7dB to -36dB) between the closest SLAs (S21/S31) and by more than 35dB (-18dB to -53dB) between the farthest SLAs (S41) at the same frequency. The accordant S-parametric results from both the simulation and the measurement are supported by the simulated H-field distribution (dBmA/m). The H-field from one SLA to the others was found to be reduced by more than 30dB with the MC-EBG activated (MCU on), and this is compared with the value of 13dB from the tuned EBG-standalone case (MCU off). The final 4-SLA prototype was deployed in an actual 1mm over-the-air (OTA) near-field EMI test at 10GHz. The final field application results prove an enhancement in the EMI scanning speed (few hours vs. few minutes) with a very low error rate (clear EMI detection), with the ultimate goal of the MC-EBG thus successfully accomplished.

Fabrication and analysis of Si-through-via for stacked wafer-level MEMS packaging

정진우 서울大學校 大學院 2007 국내석사

미국 클리블랜드 고용 중심지 선정에 관한 연구

정진우 중앙대학교 대학원 2012 국내석사

This paper seeks to identify the center boundaries in Cleveland CBSA and to analyze specialized industry and occupational skills in each employment centers because center boundaries offer detailed information for industry and occupation in each centers. In this study, I classified them two ways: geography and dominant industry determined by location quotient (LQ). This study identified 54 employment centers and find major industries to support local economy in Cleveland CBSA: Manufacturing, Education and Health industries. Many industries required specialized skills agglomerated: Educational, Health and Social services, FIRE industry, Professional in Cleveland urban centers, otherwise, labor-incentive industries such as Retail trade and Manufacturing are concentrated on suburbs area. I hope this study help to understand characteristics for occupations and industries to describe center boundaries in Cleveland CBSA. This direction of work will also provide further insights into the sources and factors underlying regional productivity differences. 본 연구는 가장 중요한 점은 Cleveland CBSA 지역의 고용 중심지의 찾는 것이며, 각 고용 중심지들에 특화된 산업군과 직업군을 분석하는 것이다. 이러한 분석이 중요한 이유는 각 고용 중심지마다 매우 자세한 산업과 직업에 대한 정보를 담고 있기 때문이다. 본 연구에서 Redfearn (2007)이 고안한 고용 중심지 선정 방법에 따라 선정된 54개 고용 중심지를 지리적인 기준과 입지계수(location quotient)를 사용하여 분석을 하였다. 본 연구에 따르면 클리블랜드 지역의 경제를 이끄는 산업은 제조업, 교육 및 의료산업인 것으로 분석되었다. 또한 산업별로 지리적인 특징을 명확히 보였는데, 도심지역은 교육, 의료산업, 공공 서비스, 금융산업과 같은 전문화 된 기술을 요하는 산업들이 집적되어 있는 반면, 교외지역에는 도&#8226;소매업 및 제조업 산업들이 밀집해 있는 것으로 분석되었다. 본 연구가 Cleveland CBSA 지역의 고용 중심지를 이해하고 산업별, 직업별 특성을 이해하는데 많은 도움이 되기를 바란다. 더 나아가 향후 클리블랜드 지역의 경제발전을 위한 정책적 제안을 위한 기초자료 활용되기를 바란다.

Adaptive Output-feedback Control of Nonlinear Systems with Unknown Control Coefficients

정진우 서울대학교 대학원 2010 국내석사

Development of functional proteomics methods and applications to animal development process

정진우 건국대학교 대학원 2011 국내박사

파트 I-1 > 아세틸화 및 삼중메틸화된 라이신 잔기의 이온 이동성 비교 아세틸화와 메틸화는 히스톤, p53, 그리고 전사과정 및 유전자를 조절하는 단백질 등의 라이신 잔기에 공통적으로 일어나는 전사 후 수식과정이며 특히 세포 주기 과정에서 히스톤에 전사 후 수식되었을 때 유전자의 활성화를 조절한다. 그러므로 아세틸화와 메틸화의 상태 및 자리를 동정하는 것은 히스톤 연관 후생학에 매우 중요한 분석이라고 할 수 있다. 최근 단백질체학과 생물학에서 질량분석기를 이용하여 전사 후 수식과정 자리를 찾는 것은 일반적인 방법이 되었고 여러 실험실들에서 아세틸화와 메틸화된 라이신을 질량분석기를 이용하여 동정하고 있다. 메틸화는 라이신에 단일메틸화, 이중메틸화, 삼중메틸화 세 가지 방법으로 메틸화될 수 있는데 이중 삼중메틸화와 아세틸화는 그 질량의 차이가 각각 +42.0469, +42.0105로 매우 비슷하기 때문에 아세틸화와 삼중메틸화를 정확하게 구별하기는 고해상도 질량분석기를 이용하여도 어렵다. 최근 10년간 이온 이동성 질량분석기는 단백질체학, 당체학, 대사체학에서 매우 강력한 분석장비가 되었다. 이온 이동성 질량분석기는 물질들을 이온화된 질량뿐만 아니라 그들의 형태에 의한 이온 이동성에 의하여 분리하기 때문에 복잡한 시료를 분리하는 데 보다 잘 분리할 수 있다. 그러므로 우리는 합성된 아세틸화와 삼중메틸화된 히스톤 H3 펩타이드를 이용하여 이온 이동성 질량분석기에서 아세틸화 삼중메틸화된 라이신을 구별해 보았다. 파트 I-2 > 단백질체학 분석법을 이용한 타입 2 당뇨병 사이브리드 모델 세포의 미토콘드리아 단백질의 아세틸화된 라이신 위치 확인 타입 2 당뇨병 사이브리드 모델 세포를 이용하여 A3243G 돌연변이를 가지고 있는 당뇨병의 미토콘드리아에서 아세틸화된 단백질의 비교분석을 진행하였다. 타입 2 당뇨병의 경우 미토콘드리아와의 상관관계가 높다고 생각하기 때문에 미토콘드리아만을 순수하게 분리하기 위해 퍼콜 밀도 구배 방법 (Percoll density gradient ultracentrifugation)을 이용하여 미토콘드리아를 분리하고, 미토콘드리아에 존재하는 특정 단백질을 분석하였다. 또한 아세틸화 단백질의 기능을 확인하기 위하여 아세틸화된 라이신에 특이적으로 결합하는 안티바디를 이용하여 아세틸화 단백질만을 분리하여 분석을 진행하였다. 질량분석기를 이용하여 총 174개의 미토콘드리아에서 유래된 아세틸화 단백질을 동정하였고 각각의 A3243G 돌연변이 세포모델에서 아세틸화 단백질의 발현정도를 비교분석하였다. 그 결과 돌연변이된 세포에서 특이적으로 발현하는 아세틸화 단백질들은 액틴 사이토스켈레톤 (actin cytoskeleton)의 조절 경로에 관연하는 것으로 확인하였다. 미토콘드리아에 존재하는 아세틸화 단백질들은 장수에 관련된 경로에 많은 관여를 하기 때문에 위와 같은 분석은 당뇨병의 경우뿐만 아니라 장수의 연구에도 많은 도움을 줄 수 있을 것이라 생각된다. 파트 II-1 > 처녀생식과 시험관 생식 돼지 배아의 단백질체 분석 배아에서만 특이적으로 발현하는 단백질들이 있기 때문에 배아의 단백질체 데이터는 전체 단백질체 목록 완성에 있어 필수적이다. 이 실험에서는 1D-SDS 전기영동법과 역상 액체 크로마토그램과 결합된 질량분석기를 사용하여 돼지의 접합자에서 1,625개의 포유류 단백질과 735개의 돼지 단백질을 동정하였다. 또한, 처녀생식과 시험관생식의 접합자의 전체 단백질체 프로파일을 완성하였고, 이들의 단백질체가 유사하나 각각 다른 단백질들이 발현되는 것을 증명하였다. 두 조건에서 같은 배양 조건을 주었고, 다정자 수정은 두 조건에서 24.3 ? 3.0%으로 큰 차이가 없었고, 난모세포의 비활성 정도도 크게 다르지 않았기 때문에 (p값 > 0.05) 이들의 단백질체가 다르게 발현되는 이유는 배양 조건, 다정자 수정이나 난모세포의 비활성 때문이 아니다. 또한 Hoechst 33342 염색 방법으로 검증하였을 때, 단백질체 정보와 일관된 경향을 주는 것으로 단백질체 분석을 검증하였다. 이 실험은 처녀생식과 실험관 생식 배아의 전체 단백질체를 역상 액체 크로마토그램과 결합하여 동정하고 정량분석한 실험으로 이것은 앞으로의 연구에 참조로 유용하게 쓰일 것이다. 파트 II-2 > 단백질체학 분석법을 이용한 보통돼지와 복제돼지의 비교 분석 보통돼지와 복제돼지의 차이를 확인해보기 위해 그들의 심장과 폐 조직에서 단백질체 발현양상의 차이를 비교분석 실험하였다. 이 실험에서는 1D-SDS 전기영동법과 역상 액체 크로마토그램과 결합된 질량분석기를 사용하여 돼지의 심장과 폐 조직에서 각각 1,632개, 1,839개의 단백질을 동정하였다. 또한 살아있는 돼지와 복제 후 즉사한 돼지의 단백질의 발현 양상을 확인하기위해, 스펙트럼 확인 횟수를 이용한 비표지 정량법을 이용하여 정량분석 하였다. 보통돼지, 복제돼지, 복제 후 즉사한 돼지에서 각각 472개, 463개, 311개의 심장 조직 단백질, 532개, 438개 243개의 폐 조직 단백질을 정량분석하여 각 돼지에서 높이 발현하는 단백질들을 확인해보았다. 그 결과 복제 후 즉사한 돼지에서 세포 구성 요소 및 발생과정에 관여하는 단백질들의 발현량이 감소하는 것을 확인하였다. 이 실험은 보통돼지, 복제돼지, 복제 후 즉사한 돼지에서 유래한 심장과 폐 조직의 전체 단백질체를 역상 액체 크로마토그램과 결합하여 동정하고 비교정량 분석한 실험으로 이것은 앞으로의 연구에 참조로 유용하게 쓰일 것이다. Part I-1 > Comparison of ion mobility properties of Peptides with acetylated and tri-methylated Lysine residue Acetylation and methylation are common post-tanslational modifications (PTMs) on lysine in proteins such as histone, p53 and other transcriptional and gene regulatory proteins. Acetylation and methylation of lysine residues in histone regulate gene activation and silencing during cell cycle. Therefore identification of acetylation and methylation states of the modified sites is necessary assay in histone-mediated epigenetic regulations. Recently, identification of post-translationally modified sites using mass spectrometry (MS) has become a general method in proteomics and biology studies. Many laboratories have identified acetylation and methylation of lysine residues by MS. Methylation of lysine residue can happen in three different forms, mono-, di- and tri-methylation. Because mass shifts of acetylation and tri-methylation are very similar; +42.0105 and +42.0469, respectively, exact distinction between acetylation and tri-methylation of lysine residues using these method are difficult even with high resolution mass spectrometry. Since last decade ion mobility mass spectrometry (IM-MS) has become a powerful analytical tool in proteomics, metabolomics, petroleomics. IM-MS has more advantages in separating complex samples as this method separates ions based on their ion mobility which is dependent on molecular shapes as well as their mass/charge ratio. Compared to other techniques, IM-MS has more advantages as it separates complex samples not only on the basis of their structure but also their mass-to-charge ratio. Therefore, I investigated differences of ion mobility between acetylation and tri-methylation of lysine residues using synthesized acetylated and tri-methylated histone H3 peptides by IM-MS. Part I-2 > Proteomic analysis of acetyl lysine sites of mitochondrial proteins in type 2 diabete Cybrid model cells I investigated acetylated proteins of mitochondria from Cybrid wildtype, heterogeneous mutant, and homogeneous mutant cells which contains A3243G mutation in mitochondrial DNA. For the isolation of purified mitochondral fraction, Percoll density gradient ultracentrifugation were applied. Enriched acetylated peptides were obtained by immunoprecipitation using anti-acetyl lysine agarose bead. Based on MS/MS spectra from two dependent analysis of three different group of acetylated peptide enriched mictochondrial fraction, we identified 174 acetylated proteins. In comparison study, regulation of actin cytoskeleton were closely related pathway homogeneous mutant sample. I performed proteomic analysis of acetyl lysine site of mitochondrial protein in type 2 diabete Cybrid model cells by LC-MS/MS. Our study may be useful as a reference of longevity in mitocondria as well as diabetes study, as acetylated proteins were related to the longevity process in mitochondria. Part II-1 > Proteomic analysis of parthenogenetic and in vitro fertilized porcine embryos Proteomic data from embryos are essential for the completion of whole proteome catalog due to embryo-specific expression of certain proteins. In this study, using reverse phase LC-MS/MS combined with 1-D SDS-PAGE, we identified 1625 mammalian and 735 Sus scrofa proteins from porcine zygotes that included both cytosolic and membranous proteins. I also found that the global protein profiles of parthenogenetically activated (PA) and in vitro fertilized (IVF) zygotes were similar but differences in expression of individual proteins were also evident. These differences were not due to culture conditions, polyspermy or non-activation of oocytes, as the same culture method was used in both groups, the frequency of polyspermy was 24.3?3.0% and the rates of oocyte activation did not differ (p>0.05) between PA and IVF embryos. Consistent with proteomic data, fluorescent Hoechst 33&#8201;342 staining and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling assay also revealed that PA embryos were of poor quality as they contained less cells per blastocyst and were more predisposed to apoptosis (p<0.05), although their in vitro development rates were similar. To our knowledge, this is the first report on global peptide sequencing and quantification of protein in PA and IVF embryos by LC-MS/MS that may be useful as a reference map for future studies. Part II-2 > Comparison of Live and Dead Piglet Tissues by Proteomic Approaches Lung and heart tissue from live and dead cloned piglets were analyzed by proteomic approach. Live, normal piglet produced by natural mating, was used as control for comparison. Using reverse phase LC-MS/MS combined with 1-D SDS-PAGE from three independent analyses of heart and lung tissue from porcine, I identified 1,632 and 1,839 proteins, respectively. To compare the expression level of Live and dead cloned piglets, I performed label-free quantification by spectral count. I examined quantification using extracted proteins from heart and lung tissue of normal, live cloned and dead cloned piglets and found that 472, 463 and 311 on heart and 532, 438 and 243 on lung tissue were differentially expressed. Cellular component and developmental proteins were closely related process for down expression DP as revealed by PANTHER. In conclusion, I investigated the global peptide sequencing and quantification of protein in heart and lung tissues from normal and live cloned piglets by LC-MS/MS that may be useful as a reference map for future studies.

기계 학습 기법을 활용한 고형암 진단 모델 연구

정진우 서울대학교 대학원 2022 국내석사

Introduction: Studies have recently been conducted to analyze genetic data such as gene expression to reveal the mechanisms of diseases. Various types of carcinomas have distinct expression profiles for specific genes, and the difference can be trained by machine learning models and used to classify carcinomas. Recently, advanced learning methods have been developed in the field of medical diagnosis and are used to solve classification problems, but there is still need for improvement in the field of judging carcinomas by studying characteristics from tumor samples. Cancer of unknown primary site (CUP) is a well-known clinical disease that accounts for 3-5% of all malignant epithelial tumors, but is characterized by aggressive disease accompanied by early metastasis. In addition, patients diagnosed with CUP have histologically combined metastases for which the clinician cannot identify the primary site of the tumor. Although the primary site cannot be identified due to clinical or technical insufficiency, tumors in the primary site may regress or remain in a resting state, and malignant metastasis may metastasize to secondary organs early. Therefore, it is particularly important to find the primary site in the clinical stage of cancer treatment. In this study, a machine learning-based carcinoma classification model was developed to more accurately diagnose the primary site by selecting the gene expression profile. Methods: In this study, data were collected based on the gene expression profile and featured genes were extracted and selected as training data for the machine learning model. The featured genes were selected as a feature of the differential expression gene between each carcinoma group and the normal group. A total of five machine learning techniques, XGBoost, KNN, NB, SVM, and RF, were used to select appropriate techniques among the various machine learning techniques, and ACC, Precision, Recall, F1, and AUC were used as metrics to compare performance between models. In addition, in order to test the overfitting of the generated model, validation was performed using test data not used for training. Results: As a result of comprehensive evaluation of performance using cross-validation, the XGBoost model showed the most stable and high carcinoma classification performance. The XGBoot classification model showed the most stable performance as a test data by selecting projects conducted with data not used for model training, while SVM, RF based classification models did not show stable performance than KNN, NB based classification models and the overfitting of the model could be suspected. Overall, it can be confirmed that XGBoost is one of powerful algorithm in the classification of cancer diagnosis. 서론: 유전자 발현 정보와 같은 유전체 데이터를 분석하여 질환과 생물체의 기작을 밝히는 연구들이 진행되고 있다. 다양한 암종 유형은 특정 유전제에 대해서 뚜렷한 발현 프로필을 가지며 그 차이는 기계 학습 모델에 의해 학습되어 암종을 분류하는 데 사용할 수 있다. 최근 의료 진단 분야에 고급 학습 방법들이 개발되어 분류 문제를 해결하기 위해 사용되는 추세이나 종양 샘플의 정보들로부터 특징을 연구하여 암종을 판단하는 분야는 아직 향상될 여지가 존재한다. 1차 부위 미상의 암(CUP: Cancer of unknown primary site)은 모든 악성 상피종양의 3-5%를 차지할 정도로 잘 알려진 임상 질환이지만 조기 전이를 동반해 공격적인 질병으로 특징지어진다. 또한, CUP으로 진단된 환자는 임상의가 종양의 1차 부위를 식별할 수 없는 조직학적으로 결합된 전이암을 가지고 있다. 임상적 또는 기술적 부족으로 1차 부위를 식별하지 못하기도 하지만, 1차 부위의 종양이 퇴보하거나 휴식 상태에 머물며 악성 전이가 2차 분위로 조기에 전이되기도 한다. 따라서 암 치료의 임상 단계에서는 1차 부위를 찾는 것이 특히 중요하다. 본 연구에서는 유전자 발현 프로파일을 데이터로 선정하여 1차 부위를 보다 정확하게 진단할 수 있도록 기계 학습 기반의 암종 분류 모델을 개발하였다. 방법: 본 연구에서는 유전자 발현 프로파일을 기반으로 데이터를 수집 및 특징 유전자를 추출하여 기계 학습 모델의 훈련 데이터로 선정하였다. 특징 유전자는 각 암종군과 정상군간의 차등발현유전자를 선별하였다. 다양한 기계 학습 기법 중 적절한 기법을 선택하기 위하여 XGBoost, KNN, NB, SVM, RF 총 5개의 기계 학습 기법들을 사용하였으며, 모델간의 성능을 비교하기 위한 성능지표로 ACC, Precision, Recall, F1, AUC가 사용되었다. 또한, 생성된 모델의 과적합을 최종 테스트하기 위해 학습에 사용되지 않은 테스트 데이터를 이용하여 최종 검증을 실시하였다. 결론: 교차검증을 사용하여 성능을 종합적으로 평가한 결과, XGBoost 모델이 가장 안정적이고 높은 암종 분류 성능을 보였다. 학습에 사용되지 않은 테스트 데이터를 선정하여 테스트 측정 결과로는 XGBoot 분류 모델이 가장 안정적인 성능을 보여주었지만 SVM, RF 분류 모델은 KNN, NB 분류 모델보다 종합적으로 안정적인 성능을 보여주지 못했으며 모델의 과적합을 의심할 수 있었다. 이는 전반적으로 암종 진단 분류에서 XGBoost가 강력한 알고리즘임을 확인할 수 있다

척수의 신경 세포 재생 및 손상 모니터링을 위한 이식형 신경소자

정진우 서울대학교 대학원 2013 국내박사

중추신경계(CNS)에 속하는 척수 신경이 손상을 받으면 감각 및 운동 기능의 영구적 손실이 발생하기 때문에, 척수의 기능 회복을 위한 많은 연구가 수행되었다. 생체적합성 스캐폴드 및 재생을 돕는 약물을 이용한 다양한 연구가 수행되었고, 동물 모델을 통해서 상당히 긍정적인 재생효과를 확인하였지만, 아직까지는 그 효과에 한계가 있다. 그 대안으로써 인공 보철 장치의 신경 인터페이스 소자의 개념이 제안되어 연구되어 왔으나, 여전히 손상된 척수로부터의 신경 신호 획득은 어려운 문제이다. 본 연구에서는, 재생적인 방법을 이용하여 손상된 척수 신경으로부터 신경 신호를 직접적으로 획득할 수 있는 이식형 신경 소자를 제안하였다. 신호 획득 시에 염증 반응에 의해 발생할 수 있는 부정적인 효과를 억제하기 위해, 근래에 들어 점차 항염증 효과가 밝혀지고 있는 그렐린(ghrelin)을 수화젤 스캐폴드를 통해 신경소자에 적용하였다. 10nM 농도의 아가로즈(agarose) 스캐폴드를 전임상 이식 실험을 통해 이식하여 재생 효과를 확인해 본 결과 렛(rat)의 운동 기능에 통계학적으로 의미 있는 회복을 확인할 수 있었다. 추가로, 척수의 손상 수준을 모니터링할 수 있는 이식형 신경 센서를 제안하였다. 제안한 센서는 신경 교상흔의 주요 물질로써 신경의 재생을 억제하는 것으로 보고된 CSPG (chondroitin sulfate proteoglycan)의 양을 측정할 수 있다. 제안한 센서의 가능성을 확인하기 위하여 1~20μg/ml 농도 범위의 CSPG의 양을 센서로 측정해 보았다. 그 결과 신경의 성장을 억제하는 수준인 10μg/ml 농도의 CSPG를 충분히 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다. 여섯 개의 시브형 신경 전극을 가진 폴리이미드에 기반한 연성 신경 소자를 MEMS 공정을 통해서 제작하였다. 제작한 소자의 전기화학적 임피던스를 삼전극법을 이용하여 측정하였으며, 1kHz에서 17.9kΩ의 낮은 임피던스 값을 얻어 신경 신호의 측정에 문제가 없음을 확인하였다. 소자의 모든 전극은 살아 움직이는 쥐의 몸에 단단히 고정할 수 있도록 특별히 고안된 인터페이스 보드에 연결되어, 연성 기판 커넥터를 통해 외부로 연결되도록 하였다. 소자가 이식된 쥐는 통상적인 후관리를 받았으며 1개월 이상 생존하였다. 신경 신호 측정을 위한 전임상 실험을 수행하였다. 렛을 마취한 후 이식한 신경 소자의 인터페이스보드에 신호 측정 장비의 커넥터를 연결하였다. 부드러운 솔을 이용하여 쥐의 하부 다리를 자극함으로써 강제작인 신경 신호를 형성하였고, 이 방법을 통해 200~400μV 크기의 신경 신호를 획득할 수 있었다. 주파수 영역의 분석에 따르면, 피크 주파수의 범위는 500Hz에서 1kHz의 범위에서 나타났으며, 자극에 의한 신경 신호임을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안한 신경 소자는 추후 척수 손상 장애인을 위한 인공 보철의 신경 인터페이스로 활용 가능할 것으로 기대 된다.

지속성 주입형 광음향 조영제로서 펙틴-멜라닌 혼합제의 광음향 효과를 피하근육층과 간에서 측정한 실험연구

정진우 성균관대학교 일반대학원 2015 국내석사

목적: 멜라닌과 펙틴을 단독 또는 혼합제로 사용하여 쥐의 피하근육층과 간에 주입한 후 광음향영상으로 지속적인 관찰이 가능한 지 평가하여 생체적합성이며 지속성을 가지는 주입형 광음향영상 조영제로서 사용이 가능한지 알아보고자 한다. 재료 및 방법: 생체적합성을 갖는 멜라닌(3% 멜라닌)과 펙틴-멜라닌 혼합제(2% 팩틴, 3% 멜라닌)의 두 가지 광음향영상 조영제를 쥐의 간과 피하 근육층에 주입하였다. 40마리의 쥐를 이용하여 각 조영제를 각 장기 별로 10마리씩 배정하였다. 광음향영상은 조영제 주입 후 매주 마다 4주 동안 영상을 얻었다. 영상 분석은 정성적 분석(광음향신호의 유무)과 정량적 분석(광음향신호 상대적 수치값)으로 평가하였다. 결과 : 피하 근육층에서 멜라닌과 펙틴-멜라닌 혼합제 두 조영제 모두에서 4주 동안 지속적으로 광음향신호를 관찰할 수 있었다. 간에서는 펙틴-멜라닌 혼합제를 주입한 그룹에서만 4주 동안 지속적으로 광음향신호를 관찰할 수 있었다. 결론 : 생체적합성을 갖는 펙틴-멜라닌 혼합제는 장기의 혈류와 관계없이 지속성, 주입형 광음향영상 조영제로 사용할 수 있을 것으로 생각한다.